JP2009119940A - 回転ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 走行中にタイヤ圧が低減した場合に、走行を停止することなく、所定圧の空気をタイヤに自動的に供給できる回転ポンプの提供。
【解決手段】 ブレーキドラムケース（２）内部に形成された円弧状空間（３）と、ハブ（４）とは別体に構成され且つ前記円弧状空間（３）に配置された空気圧縮部材（５）とを含み、円弧状空間（３）及び空気圧縮部材（５）はハブ（４）の回転中心に対して点対称となる様に複数個配置され、ホイール（８）及びハブ（４）が回転すると遠心力の作用により空気圧縮部材（５）が円弧状空間（３）内を半径方向外方へ移動する様に構成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、適正なタイヤ圧を自動的に保持するための技術に関する。

図４は、自動車、特に貨物用自動車における操舵軸の周辺を示している。前車軸３４の端部にブレーキドラムケース２が回転自在に取り付けられている。ブレーキドラムケース２に、ハブ４が取り付けられている。
ハブ４には、ホイール８が結合されている。ホイール８の半径方向外方にタイヤ１０が取り付けられている。
図４において、符号４０は、図示しない板ばねを介して前車軸３４を支持するサイドメンバである。符号３０は、操舵装置の１部である。符号３６は、制動用のチャンバーである。

ここで、操舵軸の片側のタイヤ圧が減圧すると、左右タイヤの回転半径に差異が生じ、直進性を損ね、いわゆる「ハンドル取られ」の原因になる。この「ハンドル取られ」は、左右タイヤの回転半径に差異が大きい場合には、ドライバによる常時のハンドル修正を要する。そして、常時のハンドル修正を必要とする状態では、突発的に横風を受けた場合等には、操縦不安定を惹起して、危険である。

上記のほかに、タイヤ圧が減圧すると、所定の適正タイヤ圧である場合に比較して、転動（コロガリ）抵抗が増加する。この結果、タイヤの早期磨耗の原因になる。また、走行燃費を悪化させる。
その他、タイヤ圧の減圧は、制動にかかわる特性や操舵にかかわるコーナリング特性も変えて、操縦安定性には好ましくない。
このように、タイヤ圧は、操縦性あるいは、走行燃費に大きくかかわっている。

しかし、タイヤ圧の点検は、通常は、始業点検だけのことが多い。走行を開始した後に、タイヤ圧を適正にするには、ガソリンスタンド等に停車する必要があって、面倒な上に時間がかかるのが問題である。
タイヤの空気圧が減少することを検知するシステムは市販されているが、走行中に空気圧を回復するシステムは、未だに提案されていない。

その他の従来技術として、車両の各タイヤの空気圧を監視して、タイヤ空気圧が低下している旨を検出した場合に、警告をする装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、この従来技術（特許文献１）は、タイヤ空気圧の低下を検出して警報を発するのみであり、タイヤ空気圧を適正な圧力に復帰せしめることは出来ない。
特開２００５−３４３４２３号公報

本発明は上述した様な欠点に応えるものであり、走行中にタイヤ圧が減少した場合に、走行を停止することなく、所定圧の空気をタイヤに自動的に供給できる回転ポンプの提供を目的としている。

本発明の回転ポンプは、車両のハブ（４）に取り付けられており、ハブ（４）が回転することにより空気圧を発生するように構成されている（請求項１）。

本発明において、ブレーキドラムケース（２）内部に形成された円弧状空間（３）と、ハブ（４）とは別体に構成され且つ前記円弧状空間（３）に配置された空気圧縮部材（５）とを含み、円弧状空間（３）及び空気圧縮部材（５）はハブ（４）の回転中心に対して点対称となる様に複数個配置され、ホイール（８）及びハブ（４）が回転すると遠心力の作用により空気圧縮部材（５）が円弧状空間（３）内を半径方向外方へ移動する様になっているのが好ましい（請求項２）。

本発明において、円弧状空間（３）は気密に区画されており、空気圧縮部材（５）の円周方向両端面（５ａ）が円弧状空間（３）の円周方向端部（３ａ）の内壁面（３ｂ）に摺動するようになっているのが好ましい（請求項３）。

本発明において、円弧状空間（３）には空気通路（７）が連通しており、該空気通路（７）には空気吸入管路（１７）が合流し、空気通路（７）と空気吸入管路（１７）との合流箇所（１８）には逆止弁（２０）が設けられ、空気通路（７）における空気吸入管路（１７）との合流箇所（１８）よりも円弧状空間（３）から離隔した領域（１６）には圧力調整弁（２２）が介装されているのが好ましい（請求項４）。

本発明において、空気圧縮部材（５）は車両が停車中は円弧状空間（３）の半径方向最内方に位置しており、車両が走行を開始してハブ（４）が回転すると半径方向外方に移動する様に構成されているのが好ましい（請求項５）。

本発明において、回転ポンプは車両の操舵輪に設けられていることが好ましい（請求項６）。
通常車両では、操舵輪である前輪に取り付けられると効果が大きいが、後輪に取り付けてもよい。

上述した本発明の回転ポンプによれば、回転ポンプが車両のハブに取り付けられており、ハブが回転することにより空気圧を発生するように構成されている（請求項１）ので、走行時にタイヤ圧が減少しても所定のタイヤ圧に自動的に回復させることができて、走行安全が保たれる。
また、タイヤ圧減少による転動走行抵抗の増加がなく、走行燃費の増加を防止できる。

本発明において、ブレーキドラムケース内部に形成された円弧状空間と、ハブとは別体に構成され且つ前記円弧状空間に配置された空気圧縮部材とを含みホイール及びハブが回転すると遠心力の作用により空気圧縮部材が円弧状空間内を半径方向外方へ移動する様に構成されていれば（請求項２）、走行時には、空気圧縮部材が遠心力によって圧縮空気を生成して、タイヤ圧の減少を自動的に補うことができる。
また、円弧状空間及び空気圧縮部材をハブの回転中心に対して点対称となる様に複数個配置される様にすれば（請求項２）、回転バランスが保持され、かつ、脱着作業が容易となる。

本発明において、円弧状空間は気密に区画し、空気圧縮部材の円周方向両端面が円弧状空間の円周方向端部の内壁面に摺動する様に構成すれば（請求項３）、加工部位が単純な平面となり、加工精度が容易に保証される。

本発明において、円弧状空間には空気通路を連通し、該空気通路に空気吸入管路を合流せしめ、空気通路と空気吸入管路との合流箇所に逆止弁を設け、空気通路における空気吸入管路との合流箇所よりも円弧状空間から離隔した領域に圧力調整弁を介装すれば（請求項４）、圧力調整弁による適正圧の空気がタイヤに供給され、円弧状空間には逆止弁によって必要量の外気が補充される。

空気圧縮部材は車両が停車中は円弧状空間の半径方向最内方に位置し、車両が走行を開始してハブが回転すると半径方向外方に移動するように構成すれば（請求項５）、車両の走行、停止ごとに、空気圧縮部材が半径方向最内方から外方に移動して、摺動面の滑性を保持する。

本発明において、車両の操舵輪に設ければ（請求項６）、車両の操舵異常が防止され、走行安全が保証される。

以下、添付した図１〜図３を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、実施形態に係る回転ポンプが設けられた、前車軸を模式的に示している。
ブレーキドラムケース２の中央外部に、回転ポンプ１が設けられている。

回転ポンプ１に、タイヤ１０に通じる空気通路７が設けられている。空気通路７の端部に圧力調整弁２２が取り付けられている。

図１における符号８は、タイヤ１０を取り付けるホイールである。符号３０は、操舵装置の操舵ロッドであり、符号３１は操舵アームである。符号３６は、制動用のチャンバーである。

図２及び図３は、回転ポンプ１と、その取り付け部位周辺を示している。
図２及び図３に示される実施形態では、同じ構成の一対のポンプで構成されている。以下、一方のポンプについて説明する。

図２に示すように、円柱状のブレーキドラムケース２の外方、図２における右方にハブ４が取り付けられている。ハブ４は、明示しない前車軸（図４における符号３４）に回転自在に取り付けられている。

ブレーキドラムケース２の中央外方部に、回転ポンプ１が設けられている。
ブレーキドラムケース２の中央左方内部に、ドラム室２ａが形成されている。
ドラム室２ａには、ブレーキシュー、シリンダ等の制動部材（図２では図示せず）が配置されている。
明確には図示されていないが、ドラム室２ａの左端開放部において、バッキング板が前車軸に固定されている。バッキング板は、ブレーキシュー、シリンダ等の制動部材を支持している。

図２におけるブレーキドラムケース２の右方に、気密な円弧状空間３が形成されている。円弧状空間３の、図２における左方向に、側壁面３ｄが形成されており、図２における右方向に、側壁面３ｅが形成されている。
側壁面３ｄと側壁面３ｅとは、ブレーキドラムケース２の半径方向外方に、平行に形成されている。

図３において、円弧状空間３は、ブレーキドラムケース２の半径方向外方に配置されており、全体が概略円弧状に形成されている。
円弧状空間３の外端部３ｃは、ブレーキドラムケース２の内径２ｂ（図２参照）と同一面にする様に形成されている。
円弧状空間３の両端部３ａ，３ａには、平行な内壁面３ｂ、３ｂが形成されている。

円弧状空間３の内部に、空気圧縮部材５が配置されている。
空気圧縮部材５の両方の端面部５ａは、円弧状空間３の両端部３ａ，３ａに対して、気密を保ち、かつ、摺動自在である様に構成されている。
図２に戻って、空気圧縮部材５の両方の端面部５ｂ、５ｂは、円弧状空間３の側壁面３ｄ，３ｅに対して、気密を保ち、かつ、摺動自在である様に構成されている。

図３において、空気圧縮部材５は、円弧状に形成されている。なお、空気圧縮部材５の形状は、必ずしも円弧状でなくてもよい。
空気圧縮部材５は、コイルばね６によって、ハブ４の回転中心４ａに連結されている。車両が停車して、空気圧縮部材５に遠心力がかからない場合は、空気圧縮部材５は円弧状空間３の半径方向最内方に位置している。

空気圧縮部材５は、走行時にハブ４及びブレーキドラムケース２とともに回転する。空気圧縮部材５は、回転するときに、遠心力によって、半径方向外方に移動する。そのとき、図２における空気圧縮部材５の端面部５ｂ、５ｂが円弧状空間３の側壁面３ｄ、３ｅを摺動する。また、図３における空気圧縮部材５の端面部５ａ、５ａが円弧状空間３の両内壁面３ｂ、３ｂを摺動する。

円弧状空間３の外端部３ｃに、図３では図示しないタイヤに通じる空気通路７が設けられている。
空気吸入管路１７が、合流箇所１８において空気通路７に合流している。
空気吸入管路１７に、逆止弁２０が設けられている。
空気通路７の合流箇所１８よりも円弧状空間３から隔離した領域１６、即ち合流箇所１８よりタイヤ側の領域に圧力調整弁２２が介装されている。

圧力調整弁２２は、回転ポンプ１から供給される高圧空気を、タイヤの所定圧に調圧するように構成されている。例えば大型トラック用のラジアルタイヤに対しては、７．２５ｋｇｆ/ｃｍ^２ に調圧するように構成されている。

円弧状空間３、空気圧縮部材５等で構成されるポンプは、ハブ４の回転中心４ａに対して点対称に、一対となって配置されている。即ち円弧状空間３Ａ、空気圧縮部材５Ａ等で構成される同形状のポンプは、１８０度回転した位置に設けられている。これによって、回転バランスが保たれている。
なお、回転バランスを保てるのであれば、ポンプが複数、例えば３つ以上あってもよい。

図示の実施形態に係る回転ポンプ１の作用を、図２及び図３を参照して、説明する。
図２及び図３おける円弧状空間３内の空気圧縮部材５は、車両が停車した状態である。空気圧縮部材５は、一端を回転中心４ａに固定されたコイルばね６により、円弧状空間３の最内方に位置している。

車両が走行すると、ハブ４、ブレーキドラムケース２とともに、空気圧縮部材５は、回転中心４ａの周りに回転する。
空気圧縮部材５が回転すると、空気圧縮部材５に遠心力が働く。その遠心力によって、空気圧縮部材５は、ばね６に抗して、半径方向外方の矢印Ｒ方向に移動する。

空気圧縮部材５の矢印Ｒ方向への移動によって、円弧状空間３内の大気圧の空気は圧縮される。圧縮された空気は、圧力を上昇させる。円弧状空間３内で昇圧された圧縮空気は、逆止弁２０によって圧力が保たれる。

ここで、タイヤ圧が所定の圧力、例えば７．２５ｋｇｆ/ｃｍ^２ 以下に減少すると、圧力調整弁２２を介して、圧縮空気がタイヤ内に供給される。そして、タイヤ圧を所定の圧力７．２５ｋｇｆ/ｃｍ^２に回復させる。

上記のように、タイヤ圧が減少しても、走行時には自動的に圧力空気が供給されて、安全が保たれる。

走行が停止されると、空気圧縮部材５にかかる遠心力がなくなる。そして、ばね６によって、空気圧縮部材５は半径方向内方に引き戻される。

空気圧縮部材５の半径方向内方への移動によって、円弧状空間３内の空気圧は減少する。その空気圧は、タイヤに供給した空気量に相当して減圧される。即ち、円弧状空間３内の空気圧は負圧になる。
この負圧によって、逆止弁２０が開弁し、外気が円弧状空間３内に導入される。

このようにして、走行によって回転ポンプからタイヤに圧力供給をする。また、停車によって、円弧状空間３内に空気を供給する。すなわち回転ポンプは、停車〜走行〜停車を１サイクルとして、作動する。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述でないことを付記する。

本発明の実施形態に係る回転ポンプが取り付けられた前車軸の上面図。 実施形態に係る回転ポンプと車軸との関係を示す説明図。 実施形態に係る回転ポンプの正面図。 従来の前車軸の上面図。

符号の説明

１・・・・・・回転ポンプ
２・・・・・・ブレーキドラムケース
２ａ・・・・・ドラム室
３・・・・・・円弧状空間
３ａ・・・・・端部
３ｂ・・・・・内壁面
３ｃ・・・・・外端部
４・・・・・・ハブ
４ａ・・・・・回転中心
５・・・・・・空気圧縮部材
５ａ・・・・・端面部
５ｂ・・・・・側端面部
６・・・・・・ばね
７・・・・・・空気通路
８・・・・・・空気圧縮部材
１６・・・・・領域
１７・・・・・空気吸入管路
１８・・・・・合流箇所
２０・・・・・逆止弁
２２・・・・・圧力調整弁

Claims (6)

1. 車両のハブに取り付けられており、ハブが回転することにより空気圧を発生するように構成されていることを特徴とする回転ポンプ。
2. ブレーキドラムケース内部に形成された円弧状空間と、ハブとは別体に構成され且つ前記円弧状空間に配置された空気圧縮部材とを含み、円弧状空間及び空気圧縮部材はハブの回転中心に対して点対称となる様に複数個配置され、ホイール及びハブが回転すると遠心力の作用により空気圧縮部材が円弧状空間内を半径方向外方へ移動する様に構成されている請求項１の回転ポンプ。
3. 円弧状空間は気密に区画されており、空気圧縮部材の円周方向両端面が円弧状空間の円周方向端部の内壁面に摺動する請求項２の回転ポンプ。
4. 円弧状空間には空気通路が連通しており、該空気通路には空気吸入管路が合流し、空気通路と空気吸入管路との合流箇所には逆止弁が設けられ、空気通路における空気吸入管路との合流箇所よりも円弧状空間から離隔した領域には圧力調整弁が介装されている請求項２、３の何れかの回転ポンプ。
5. 空気圧縮部材は車両が停車中は円弧状空間の半径方向最内方に位置しており、車両が走行を開始してハブが回転すると半径方向外方に移動する様に構成されている請求項２〜４の何れか１項の回転ポンプ。
6. 車両の操舵輪に設けられている請求項１〜５の何れか１項の回転ポンプ。

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